בנה גשר אינטראקטיבי של Rainbow באמצעות מהדורת Minecraft Raspberry Pi: 11 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

אתמול ראיתי את האחיין שלי בן השמונה משחק במיינקראפט עם ה- Raspberry Pi שנתתי לו קודם, ואז קיבלתי רעיון, שהוא משתמש בקוד כדי ליצור פרויקט בלוקים LED מותאמים אישית ומרגשים של Minecraft-pi. Minecraft Pi היא דרך מצוינת להתחיל עם מחשב המיקרו Raspberry Pi, Minecraft Pi היא גרסה מיוחדת בהתאמה אישית של Minecraft המאפשרת לנו ליצור אינטראקציה עם המשחק באמצעות ממשק API פייתון פשוט להתאמה אישית של חווית המשחק ואביזרים!

ישנם פרויקטים רבים שאתה יכול לעשות בעולם Minecraft עם ה- Raspberry Pi אבל במיוחד בשבילנו זה לא הספיק, חיפשנו משהו מאתגר ומהבהב בו זמנית. בפרויקט זה, נעלה על מספר בלוקים של Minecraft, נזהה את מזהה הבלוק ונזהה את צבע הבלוק הספציפי עליו דרכנו, על סמך הצבע שאנו נדליק את ה- RGB LED שלנו ליצירת משחק צעדים אינטראקטיבי!

אשתמש בשתי שיטות להשגת האפקט, הראשונה היא השימוש באביזרים, שעשויים להיות כאוטיים מאוד …; השנייה היא שימוש ב- CrowPi2 (למידת מחשב עם חיישנים רבים, הממומנים כיום בהמון Kickstarter: CrowPi2)

בואו נתחיל ונראה כיצד ניתן לאחסן פרויקט כה מדהים בארכיון!

אספקה

CrowPi2 עכשיו בשידור חי ב- kickstarter עכשיו, פרויקט CrowPi2 גייס כמעט 250 אלף דולר.

היכנס לקישור:

שיטה 1 שימוש באביזרים

שלב 1: חומרים

● 1 x Raspberry Pi 4 דגם B

● 1 x כרטיס TF עם תמונה

● 1 x ספק כוח פטל פטל

● צג 1 x 10.1 אינץ '

● 1 x אספקת חשמל לצג

● 1 x כבל HDMI

● 1 x מקלדת ועכבר

● 1 x RGB LED (קתודה נפוצה)

● 4 x מגשרים (נקבה לנקבה)

שלב 2: תרשים חיבור

למעשה ישנן שלוש נורות ב- LED הצבע RGB, שהן אור אדום, אור ירוק ואור כחול. שלוט בשלושת האורות האלה כדי לפלוט אור בעוצמות שונות, וכאשר מעורבים אותם, הם יכולים לפלוט אור בצבעים שונים. ארבעת הסיכות בנורית ה- LED הן GND, R, G ו- B, בהתאמה. נורית ה- RGB בה השתמשתי היא קתודה נפוצה, והחיבור ל- Raspberry Pi הוא כדלקמן:

RaspberryPi 4B (בשם הפונקציה) LED RGB

GPIO0 1 אדום

GPIO1 3 ירוק

GPIO2 4 כחול

GND 2 GND

התמונה השנייה היא חיבור החומרה

שלב 3: הגדר עבור SPI

מכיוון שעלינו להשתמש ב- SPI כדי לשלוט ב- RGB, עלינו לאפשר תחילה את ממשק ה- SPI, אשר מושבת כברירת מחדל. תוכל לבצע את השלבים שלהלן כדי לאפשר ממשק SPI:

ראשית, אתה יכול להשתמש בממשק המשתמש של שולחן העבודה על ידי מעבר לתצורת Meny ההעדפות של Pi התחלה תצורת פטל פי, כפי שמוצג בתמונה הראשונה.

שנית, נווט אל "ממשקים" והפעל את SPI ולחץ על אישור (התמונה השנייה).

לבסוף, הפעל מחדש את ה- Pi שלך כדי לוודא שהשינויים ייכנסו לתוקף. לחץ על תפריט התחל של Pi העדפות כיבוי. מכיוון שאנחנו רק צריכים להפעיל מחדש, לחץ על כפתור הפעלה מחדש.

שלב 4: הקוד

נתחיל בכתיבת קוד הפיתון שלנו, ראשית נתחיל ביבוא של כמה ספריות שנצטרך כדי לשלב את הקוד שלנו עם עולם המיינקראפט. לאחר מכן, נייבא את ספריית הזמן, במיוחד פונקציה הנקראת שינה. פונקציית השינה תאפשר לנו להמתין מרווח ספציפי לפני ביצוע פונקציה. אחרון חביב, אנו מייבאים ספריית RPi. GPIO המאפשרת לנו לשלוט ב- GPIO ב- Raspberry Pi.

מ- mcpi.minecraft יבוא Minecraft מעת זמן ייבוא שינה ייבוא RPi. GPIO כ- GPIO

וזהו, סיימנו לייבא את הספריות, עכשיו הגיע הזמן להשתמש בהן! דבר ראשון, הוא להשתמש בספריית Minecraft, אנחנו רוצים לחבר את סקריפט הפיתון שלנו לעולם Minecraft, אנחנו יכולים לעשות זאת על ידי הפעלת הפונקציה init () של ספריית MCPI ולאחר מכן הגדרת מצב GPIO והשבתת האזהרה.

mc = Minecraft.create () GPIO.setmode (GPIO. BCM) GPIO.setwarnings (0)

כעת, אנו מגדירים כמה צבעי קשת בהקסדצימלי כדי שנוכל לשנות צבעי RGB.

WHITE = 0xFFFFFF אדום = 0xFF0000 כתום = 0xFF7F00 צהוב = 0xFFFF00 ירוק = 0x00FF00 ציאן = 0x00FFFF כחול = 0x0000FF PURPLE = 0xFF00FF MAGENTA = 0xFF0090

לאחר מכן, עלינו להגדיר כמה משתנים כדי לרשום את צבע בלוק הצמר, שכבר מוגדר ברשימת החסימות של Minecraft.

W_WHITE = 0 W_RED = 14 W_ORANGE = 1 W_YELLOW = 4 W_GREEN = 5 W_CYAN = 9 W_BLUE = 11 W_PURPLE = 10 W_MAGENTA = 2

מזהה בלוק הצמר במיינקראפט הוא 35. כעת עלינו להגדיר את הסיכה עבור LED RGB ולהגדיר עבורם.

red_pin = 17 green_pin = 18 blue_pin = 27

GPIO.setup (red_pin, GPIO. OUT, initial = 1) GPIO.setup (green_pin, GPIO. OUT, initial = 1) GPIO.setup (blue_pin, GPIO. OUT, initial = 1)

לאחר מכן, הגדר את ה- PWM עבור כל סיכה, שים לב כי הטווח של ערך PWM הוא 0-100. כאן הגדרנו את הצבע של RGB הוביל ללבן (100, 100, 100) תחילה.

אדום = GPIO. PWM (אדום_פין, 100)

ירוק = GPIO. PWM (ירוק_פין, 100) כחול = GPIO. PWM (כחול_פין, 100) אדום.התחל (100) ירוק.התחיל (100) כחול.התחיל (100)

להלן יצירת שתי פונקציות, שבהן ניתן לפענח צבע ולהדליק את ה- RGB שהוביל! שים לב שפונקציית map2hundred () היא למפות ערכים מ- 255 עד 100, כפי שאמרנו קודם לכן, ערך PWM צריך להיות 0-100.

def map2hundred (ערך): return int (ערך * 100 /255)

def set_color (color_code): # פענוח red_value = color_code >> 16 & 0xFF green_value = color_code >> 8 & 0xFF blue_value = color_code >> 0 & 0xFF

# ערכי המפה red_value = map2hundred (red_value) green_value = map2hundred (green_value) blue_value = map2hundred (blue_value)

# להדליק! red. ChangeDutyCycle (red_value) ירוק. ChangeDutyCycle (green_value) כחול. ChangeDutyCycle (כחול_ערך)

כל הכבוד! הגיע הזמן להתחיל את התוכנית הראשית שלנו, המתן, יש להגדיר משתנה נוסף להקלטת קוד הצבע של בלוק הצמר לפני התוכנית הראשית:

last_data = 0 נסה: x, y, z = mc.player.getPos () mc.setBlocks (x, y, z, x+1, y, z+2, 35, 14) mc.setBlocks (x+2, y+1, z, x+3, y+1, z+2, 35, 11) mc.setBlocks (x+4, y+2, z, x+5, y+2, z+2, 35, 2) mc.setBlocks (x+6, y+3, z, x+7, y+3, z+2, 35, 5) mc.setBlocks (x+8, y+4, z, x+9, y+4, z+2, 35, 4) mc.setBlocks (x+10, y+5, z, x+11, y+5, z+2, 35, 10) mc.setBlocks (x+12, y+6, z, x+13, y+6, z+2, 35, 1) mc.setBlocks (x+14, y+5, z, x+15, y+5, z+2, 35, 10) mc.setBlocks (x+16, y+4, z, x+17, y+4, z+2, 35, 4) mc.setBlocks (x+18, y+3, z, x+19, y+3, z+2, 35, 5) mc.setBlocks (x+20, y+2, z, x+21, y+2, z+2, 35, 2) mc.setBlocks (x+22, y+1, z, x+23, y+1, z+2, 35, 11) mc.setBlocks (x+24, y, z, x+25, y, z+2, 35, 14) בעוד True: x, y, z = mc.player.getPos () # מיקום שחקן (x, y, z) block = mc.getBlockWithData (x, y-1, z) # block ID #print (block) if block.id == WOOL ו- last_data! = Block.data: if block.data == W_RED: הדפס ("אדום!") Set_color (אדום) אם block.data == W_ORANGE: הדפס ("כתום!") Set_color (ORANGE) אם block.data == W_ צהוב: הדפס ("צהוב!") Set_color (YELLOW) אם block.data == W_GREEN: הדפס ("ירוק!") Set_color (GREEN) if block.data == W_CYAN: print ("ציאן!") Set_color (CYAN)) אם block.data == W_BLUE: הדפס ("כחול!") set_color (BLUE) if block.data == W_PURPLE: הדפס ("סגול!") set_color (PURPLE) אם block.data == W_MAGENTA: הדפס (" מג'נטה! ") Set_color (MAGENTA) אם block.data == W_WHITE: הדפס (" לבן! ") Set_color (WHITE) last_data = block.data שינה (0.05) למעט מקלדת הפרעה: העבר GPIO.cleanup ()

כפי שהתוכנית הראשית מוצגת למעלה, ראשית כדי להשתמש בכמה פקודות ליצירת כמה קוביות צמר צבעוניות, לאחר מכן עלינו לברר את מיקום השחקן כדי שנוכל לקבל את מזהה הבלוקים ואת קוד הצבע שלו. לאחר קבלת פרטי החסימה, נשתמש בהצהרה כדי לקבוע אם הבלוק מתחת לנגן הוא גוש צמר והאם יש לו את קוד הצבע. אם כן, שפטו באיזה צבע בלוק הצמר וקראו לפונקציה set_color () כדי לשנות את צבע ה- RGB הוביל זהה לגוש הצמר.

בנוסף, אנו מוסיפים הצהרת נסה/חוץ כדי לאתר את ההפרעה מהמשתמש כאשר אנו רוצים להפסיק את התוכנית כדי לנקות את הפלט של סיכות GPIO.

מצורף הקוד המלא.

כל הכבוד, כל כך הרבה אביזרים ומסובכים מדי נכון? אל דאגה, בואו נראה את השיטה השנייה להשגת הפרויקט, שתגרום לכם להרגיש גמישים ונוחים יותר, שמשתמשים ב- CrowPi2 שלנו!

שלב 5: התוצאה

פתח את המשחק והפעל את הסקריפט, תראה את התוצאה בסרטון למעלה

לאחר מכן נשתמש ב- CrowPi2 כדי לבנות גשר אינטראקטיבי של Rainbow הבא

שלב 6: שימוש ב- CrowPi2-Materials

● 1 x CrowPi2

שלב 7: שימוש ב- CrowPi2- תרשים חיבורים

אין צורך. ישנם הרבה חיישנים ורכיבים שימושיים (יותר מ -20) ב- CrowPi2, הכל במחשב נייד פטל פאי אחד ופלטפורמת חינוך STEM המאפשרת לנו לבצע מספר פרויקטים בקלות וללא זיעה! במקרה זה, נשתמש במודול אטרקטיבי וצבעוני ב- CrowPi2, שהוא מודול מטריצה 8X8 RGB, המאפשר לנו לשלוט על 64 RGB לד בו זמנית!

שלב 8: שימוש ב- CrowPi2- הגדר עבור SPI

אין צורך. CrowPi2 מגיע עם תמונה מובנית עם מערכת למידה! הכל הוכן מה שאומר שתוכל לתכנת וללמוד ישירות. חוץ מזה, עם CrowPi2 שלנו זה קל וכבר משולב בלוח כפלטפורמת STEAM מוכנה לדרך.

שלב 9: שימוש ב- CrowPi2- הקוד

עכשיו, הגיע הזמן להתחיל את התוכנית שלנו! ראשית, ייבא כמה ספריות, כגון ספריית MCPI שהיא ספריית Minecraft Pi Python המאפשרת לנו להשתמש בממשק API פשוט מאוד לשילוב עם עולם Minecraft; ספריית זמן המאפשרת לנו פונקציית שינה להמתין מרווח מסוים לפני ביצוע פונקציה; ספריית RPi. GPIO המאפשרת לנו לשלוט בסיכות ה- GPIO של Raspberry Pi.

מ- mcpi.minecraft יבוא Minecraft מעת זמן ייבוא שינה ייבוא RPi. GPIO כ- GPIO

לבסוף, נייבא ספרייה בשם rpi_ws281x שהיא ספריית ה- RGB Matrix, בתוך הספרייה ישנן מספר פונקציות בהן נשתמש, כגון PixelStrip כדי להגדיר את אובייקט רצועת ה- LED וצבע כדי להגדיר אובייקט צבע RGB להדליק נוריות ה- RGB שלנו

מ- rpi_ws281x ייבוא PixelStrip, צבע

וזהו, סיימנו לייבא את הספריות, עכשיו הגיע הזמן להשתמש בהן! כמו כן, הדבר הראשון הוא להשתמש בספריית Minecraft, אנו רוצים לחבר את סקריפט הפיתון שלנו לעולם Minecraft שנוכל לעשות זאת על ידי הפעלת הפונקציה init של ספריית MCPI:

mc = Minecraft.create ()

עכשיו בכל פעם שאנו רוצים לבצע פעולות בעולם המפקדים, אנו יכולים להשתמש באובייקט mc.

השלב הבא יהיה להגדיר את מחלקת מטריצת ה- RGB LED בה נשתמש לשליטה על נוריות ה- RGB שלנו, אנו מאתחלים את המחלקה בתצורה בסיסית כגון מספר הנוריות, הפינים, הבהירות וכו '…

אנו יוצרים פונקציה הנקראת clean אשר "תנקה" את הפחות עם הצבע הספציפי הנתון וגם פונקציה הנקראת הפעלה שתאתחל את אובייקט ה- RGB LED בפועל בפעם הראשונה שאנו רוצים להשתמש בה.

class RGB_Matrix:

def _init _ (עצמי):

# תצורה של רצועת LED:

self. LED_COUNT = 64 # מספר פיקסלי LED.

self. LED_PIN = 12 # פין GPIO המחובר לפיקסלים (18 משתמש ב- PWM!).

self. LED_FREQ_HZ = 800000 # תדר אות LED בהרץ (בדרך כלל 800khz)

self. LED_DMA = 10 # ערוץ DMA לשימוש ליצירת אות (נסה 10)

self. LED_BRIGHTNESS = 10 # מוגדר ל- 0 עבור הכהה ביותר ו- 255 עבור הבהיר ביותר

self. LED_INVERT = שקר # נכון להפוך את האות

self. LED_CHANNEL = 0 # מוגדר ל- '1' עבור GPIOs 13, 19, 41, 45 או 53

# הגדר פונקציות המניעות נוריות LED בדרכים שונות. def clean (עצמי, רצועה, צבע):

# נגב את כל הנורות בבת אחת

עבור i בטווח (strip.numPixels ()):

strip.setPixelColor (i, color)

strip.show ()

ריצה Def (עצמי):

# צור אובייקט NeoPixel עם תצורה מתאימה.

רצועה = PixelStrip (עצמי. LED_COUNT, self. LED_PIN, self. LED_FREQ_HZ, self. LED_DMA, self. LED_INVERT, self. LED_BRIGHTNESS, self. LED_CHANNEL)

לְנַסוֹת:

רצועת החזרה

למעט מקלדת הפרעה:

# נקו את נורית המטריצה לפני הפרעה

self.clean (רצועה)

לאחר שסיימנו עם האמור לעיל, הגיע הזמן להפעיל את המחלקות הללו וליצור אובייקטים בהם נוכל להשתמש בקוד שלנו, ראשית ניצור אובייקט RGB LED מטריקס שנוכל להשתמש בו באמצעות המחלקה שיצרנו קודם לכן:

matrixObject = RGB_Matrix ()

כעת בואו נשתמש באובייקט זה ליצירת אובייקט רצועת LED פעיל בו נשתמש כדי לשלוט בנוריות האינדיבידואליות שלנו במטריצת RGB:

strip = matrixObject.run ()

לבסוף על מנת להפעיל רצועה זו, נצטרך להריץ פונקציה אחרונה:

strip.begin ()

ממשק ה- API של Minecraft כולל הרבה בלוקים, לכל בלוק Minecraft יש מזהה משלו. בדוגמה שלנו לקחנו כמות מסוימת של בלוקים של Minecraft וניסינו לנחש איזה צבע הכי מתאים להם.

RGB מייצג אדום, ירוק וכחול ולכן נצטרך 3 ערכים שונים הנעים בין 0 ל -255 לכל אחד, הצבעים יכולים להיות בפורמט HEX או RGB, אנו משתמשים בפורמט RGB לדוגמא שלנו.

בעולם Minecraft Pi ישנם מזהי בלוקים רגילים ומזהי בלוקים מצמר מיוחדים, הצמר המיוחד נכנס תחת מספר תעודת זהות 35 אך עם מספרי משנה הנעים למזהים רבים ושונים … נפתור את הבעיה על ידי יצירת 2 רשימות נפרדות, אחת עבור בלוקים רגילים. ורשימה אחת עבור קוביות צמר מיוחדות:

הרשימה הראשונה היא עבור בלוקים רגילים, למשל 0 מייצגים את בלוק האוויר, נגדיר אותו בצבע 0, 0, 0 שהוא ריק או לבן שלם, כאשר השחקן יקפוץ או יעוף במשחק ה- RGB יכבה, 1 הוא בלוק שונה עם צבע RGB 128, 128, 128 וכן הלאה …

#צבעי קשת

rainbow_colors = {

"0": צבע (0, 0, 0), "1": צבע (128, 128, 128), "2": צבע (0, 255, 0), "3": צבע (160, 82, 45), "4": צבע (128, 128, 128), "22": צבע (0, 0, 255)

}

עבור קוביות הצמר אנו עושים את אותו הדבר אך חשוב לזכור שלכל הגושים יש מזהה 35, ברשימה זו אנו מגדירים את תת הסוגים של הבלוק שהוא בלוק צמר. לסוגים שונים של צמר יש צבעים שונים אך כולם קוביות צמר.

צבעי צמר = {

"6": צבע (255, 105, 180), "5": צבע (0, 255, 0), "4": צבע (255, 255, 0), "14": צבע (255, 0, 0), "2": צבע (255, 0, 255)

}

כעת כשמסיימים להגדיר את התוכנית, השיעורים והפונקציות העיקריים שלנו, הגיע הזמן להשתלב עם חיישן הלוח של CrowPi2 RGB LED.

התוכנית הראשית תיקח את הפרמטרים שהגדרנו קודם לכן ותשפיע על החומרה.

אנו הולכים להשתמש ב- CrowPi2 RGB LED על מנת להאיר אותם על סמך השלבים שאנו עושים בתוך Minecraft Pi בכל בלוק, בואו נתחיל!

הדבר הראשון שנעשה הוא ליצור כמה קוביות צמר עם פקודות וליצור לולאת זמן, כדי להשאיר את התוכנית פועלת כל עוד אנחנו משחקים את המשחק.

נצטרך לקבל קצת נתונים מהשחקן, דבר ראשון נשתמש בפקודה player.getPos () כדי לקבל את עמדת השחקן ואז נשתמש ב- getBlockWithData () כדי לקבל את הבלוק שעליו אנו עומדים כעת (קואורדינטת y היא -1 אשר פירושו מתחת לשחקן)

x, y, z = mc.player.getPos ()

mc.setBlocks (x, y, z, x+1, y, z+2, 35, 14)

mc.setBlocks (x+2, y+1, z, x+3, y+1, z+2, 35, 11)

mc.setBlocks (x+4, y+2, z, x+5, y+2, z+2, 35, 2)

mc.setBlocks (x+6, y+3, z, x+7, y+3, z+2, 35, 5)

mc.setBlocks (x+8, y+4, z, x+9, y+4, z+2, 35, 4)

mc.setBlocks (x+10, y+5, z, x+11, y+5, z+2, 35, 10)

mc.setBlocks (x+12, y+6, z, x+13, y+6, z+2, 35, 1)

mc.setBlocks (x+14, y+5, z, x+15, y+5, z+2, 35, 10)

mc.setBlocks (x+16, y+4, z, x+17, y+4, z+2, 35, 4)

mc.setBlocks (x+18, y+3, z, x+19, y+3, z+2, 35, 5)

mc.setBlocks (x+20, y+2, z, x+21, y+2, z+2, 35, 2)

mc.setBlocks (x+22, y+1, z, x+23, y+1, z+2, 35, 11)

mc.setBlocks (x+24, y, z, x+25, y, z+2, 35, 14)

בעוד שזה נכון:

x, y, z = mc.player.getPos () # מיקום שחקן (x, y, z)

blockType, data = mc.getBlockWithData (x, y-1, z) # מזהה בלוק

הדפס (blockType)

לאחר מכן נבדוק אם הגוש הוא בלוק צמר, בלוק מספר 35, אם כן נתייחס לצמר_צבעים עם צבע הבלוק המבוסס על מזהה המילון ונדליק בהתאם את הצבע הנכון.

אם blockType == 35:

# צבעי צמר בהתאמה אישית

matrixObject.clean (רצועה, צמר_צבעים [str (נתונים)])

אם זה לא גוש צמר, נבדוק אם הגוש נמצא כרגע בתוך מילון rainbow_colors כדי להימנע מחריגים, אם כן נמשיך על ידי נטילת הצבע ושינוי ה- RGB.

if str (blockType) ב- rainbow_colors:

הדפס (rainbow_colors [str (blockType)])

matrixObject.clean (strip, rainbow_colors [str (blockType)])

שינה (0.5)

אתה תמיד יכול לנסות להוסיף עוד בלוקים ל- rainbow_color כדי להוסיף עוד צבעים ועוד תמיכה בלוקים!

מושלם! ביצוע פרויקטים באמצעות אביזרים הוא מסובך אך השימוש במעגל המשולב של CrowPi2 הופך להיות הרבה יותר קל! יתר על כן, ישנם יותר מ -20 חיישנים ורכיבים ב- CrowPi2, המאפשרים לך להשיג את הפרויקטים האידיאליים שלך ואפילו פרויקטים AI!

להלן הקוד המלא:

שלב 10: שימוש ב- CrowPi2-התוצאה

פתח את המשחק והפעל את הסקריפט, תראה את התוצאה בסרטון למעלה:

שלב 11: שימוש ב- CrowPi2- התקדמות נוספת

כעת סיימנו את הפרויקט הצבעוני שלנו במשחק Minecraft עם CrowPi2. למה שלא תנסה להשתמש בחיישנים ורכיבים אחרים ב- CrowPi2 כדי לשחק עם המשחק, כגון ג'ויסטיק לשליטה על תנועת השחקן, RFID ליצירת בלוקים המבוססים על כרטיסי NFC שונים וכו 'תהנה עם המשחק שלך ב- CrowPi2 ותקווה שתוכל לעשות זאת פרויקטים מדהימים יותר עם CrowPi2!

עכשיו, CrowPi2 נמצא ב- Kickstarter עכשיו, תוכלו ליהנות גם מהמחיר האטרקטיבי.

צרף את הקישור לדף Kickstarter CrowPi2